一种用于水处理的絮凝投药分形在线检测方法

摘要

一种用于水处理的絮凝投药分形在线检测方法，它属于一种水处理投药检测技术。本发明由CCD摄像机(3)得到的是在线检测投药后工艺水样中的絮体的二维图像，用网格法计算絮体的投影面积S和最大长度L，用絮体的投影面积与最大长度的函数关系即S＝kL^D来计算絮体的分形维数D；根据表示絮体大小的絮体投影面积S、与絮体形状有关的絮体周长l、与絮体松散程度有关的絮体强度A、絮体的长宽比m这四个与絮体形状有关的特征值得出特征粒径见右下式，最终得出分形因子α＝-Dlgφ作为水处理絮凝技药效果的检测依据。本发明可解决现有水处理投药系统影响因子众多，不能迅速准确检测絮凝程度、滞后时间长、可使用的絮凝剂种类有限等问题。

主权项

1、一种用于水处理的絮凝投药分形在线检测方法，将加入絮凝剂并经过搅拌后的工艺水样流入透明的絮凝沉降槽(2)中，工艺水样在透明的絮凝沉降槽(2)中进行絮凝沉降，接通灯箱(1)的电源，灯箱(1)产生的光照射到透光性良好的透明的絮凝沉降槽(2)上，并从透明的絮凝沉降槽(2)穿过照到CCD摄像机(3)的镜头内，CCD摄像机(3)将透明的絮凝沉降槽(2)中的被测工艺水样中絮体的光信号转化为模拟电信号，此电信号再经A/D采集卡(4)转换为数字信号输入到计算机(5)的处理系统形成数字图像信息，然后应用视觉模式识别技术结合分形理论对图像中的相关信息进行分析，结果用打印机(6)打印出或用计算机显示器(7)显示，所用计算机(5)程序设计中，定义絮凝图像中一定灰度区域作为絮体，即确定图像中单个像素点所代表的实际面积S_i后，系统对絮体的面积进行计算：S＝nS_i；其中S为絮体投影面积，n为絮体图像中所含的像素点数，S_i为每个像素点所代表的实际面积；用图像中絮体像素点的平均灰度来表示絮体强度，即 $\bar{f}=\frac{1}{n}\underset{x=0}{\overset{\mu }{\Sigma }}\underset{y=0}{\overset{\mu }{\Sigma }}f(x,y);$式中：f-絮体平均灰度值；μ-絮凝图像灰度等级，分为256级；n-絮体图像区域中像素点个数；f(x，y)-像素点(x，y)处的灰度值；对平均灰度数值利用如下公式进行处理，使所得数据变化与絮体强度成相同变化趋势： $A=(1-\frac{\bar{f}}{L})\times K;$式中：A为处理后所得的数据，代表絮体强度，A值越大，絮体强度越高；f同前，L为投影的最大长度；K为相应的放大倍数，对于特定的系统为确定值；由CCD摄像机(3)得到的是在线检测投药后工艺水样中的絮体的二维图像，用网格法计算絮体的投影面积S和最大长度L，用絮体的投影面积与最大长度的函数关系即S＝kL^D来计算絮体的分形维数D；其特征在于根据表示絮体大小的絮体投影面积S、与絮体形状有关的絮体周长l、与絮体松散程度有关的絮体强度A、絮体的长宽比m这四个与絮体形状有关的特征值得出特征粒径最终得出分形因子α＝-Dlgφ作为水处理絮凝投药效果的检测依据；絮体的投影面积与最大长度的函数关系：S＝kL^D，式中，S同前；L为投影的最大长度；k为比例常数；D即为絮体在二维空间的分形维数；对该式求自然对数得lnA＝DlnL+lnk，根据lnA与lnL的直线关系，求出直线的斜率，就可求出分形维数D。